FPGA 가속 기반 잠금 관리 및 트랜잭션 처리: 아키텍처, 최적화 및 설계 공간 탐색

온라인 트랜잭션 처리 (Online Transaction Processing, OLTP)는 비즈니스가 성장하고 있는 고전적인 애플리케이션입니다. CPU 기반의 OLTP는 잠금 서비스 효율 (lock serving efficiency)이 낮습니다. 주요 원인은 대부분의 잠금 (lock)이 콜드 (cold) 상태이며, 잠금 에이전트 (lock agent)가 잠금 부여 여부를 결정하기 위해 잠금 세부 정보를 가져오는 빈번한 메모리 액세스 (memory access)를 수행해야 하기 때문입니다. 이는 DRAM 액세스 오버헤드 (DRAM access overhead)를 제거하기 위해 잠금 테이블 (lock tables)이 통합된 전용 하드웨어 기반 잠금 에이전트를 제안하도록 동기를 부여합니다. 본 논문에서는 데이터베이스 시스템을 위한 하드웨어 가속 잠금 관리 및 트랜잭션 처리 (transaction processing)를 제안합니다. 첫째, 잠금 획득 (lock acquiring) 및 해제 (releasing) 요청 모두에 최적화된 저지연 (low-latency) 잠금 에이전트를 제안합니다. 둘째, 전체 트랜잭션 생명주기 (transaction lifecycle)를 실행하는 확장 가능한 트랜잭션 에이전트 (transaction agent)를 설계합니다. 우리는 제안된 잠금 관리 및 트랜잭션 처리 시스템의 아키텍처, 최적화 및 설계 공간 탐색 (design-space exploration)을 제시합니다. 실험 결과, TPC-C 벤치마크에서 CPU 베이스라인 (baseline) 대비 최대 51배 높은 트랜잭션 처리량 (transaction throughput)을 보여주었습니다.